各向异性离散元方法及颗粒物质高性能仿真研究

项目名称： 各向异性离散元方法及颗粒物质高性能仿真研究

项目编号： No.61272200

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 何克晶

作者单位： 华南理工大学

项目金额： 78万元

中文摘要： 各向异性颗粒在自然界中广泛存在，并且在生命科学、力学、材料、建筑、能源等领域发挥着越来越重要的作用。离散元法是仿真颗粒物质动力学过程和物理属性的有效方法。但传统的离散单元为球体，与非规则颗粒在形状上存在一定的差异性，也不能较好地建模物理属性上的各向异性。 本项目以非规则各向异性物体代替球体作为基本单元，研究各向异性离散元法，解决各向异性颗粒的动力学过程仿真问题。主要研究内容包括：各向异性物体建模、各向异性离散元的接触力模型、各向异性离散元的互作用力计算方法以及在外部力场下的运动、接触检测方法和高性能并行计算方法、各向异性颗粒的动力学过程和随机堆积属性。研究范围涉及理论与模型、方法研究与算法设计、高性能计算技术与原型系统研发。项目的主要目标是为各向异性及非规则物体的仿真提供新思路、新理论和新方法，为各向异性离散元法在上述领域的应用提供理论和技术支持。

中文关键词： N体问题；离散元方法；高性能计算；各向异性颗粒；

英文摘要： Anisotropic particles are widely seen in nature and are playing more and more important roles in life science, mechanics, materials, construction and energy. Discrete element method is effective for simulating the particle dynamics and the resulted physical properties. But the traditional discrete elements are spheres, which are differ from irregular particles in shape and cannot model anisotropic physical properties. This project uses irregular anisotropic objects as basic building blocks, studies anisotropic discrete element method, and simulates the dynamics of anisotropic particles. The main research contents include: the anisotropic object modeling, the contact force and interaction force modeling of anisotropic elements, the movement of anisotropic elements under external force fields, contact detection method and high performance parallel computing method, the dynamics and random packing properties of anisotropic particles. The research fields cover theory and modeling, method study and algorithm design, high performance computing and prototype system development. The main objectives of this project are to provide new ideas, new theories and new methods for simulating anisotropic and irregular objects, and to provide theoretical and technical support for applying anisotropic discrete element method in the

英文关键词： N-body Problem；Discrete Element Method；High Performance Computing；Anisotropic Particles；